二氧化硅教学设计.docx

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二氧化硅教学设计

（一）指导思想与理论依据

1、化学课程标准

必修化学是学生化学学习链条中的关键性和枢纽性的环节，是中学化学基础性的保证，不是基础性的全部，在强调基础性的同时，更加关注方法的获取和能力的养成，目标的制定旨在为全体学生打下共同的后续学习基础

2、这个学习金字塔是20世纪60年代美国缅因州的贝瑟尔国家培训实验室（现弗吉尼亚州亚历山大国家培训研究所）研究发现的。

金字塔主要显示了学生在所显示的不同教学方法指导下学习24小时之后，对新学习内容可回忆的百分数。

因此教师要创造机会，尽可能地为学生提供多感觉通道的学习活动，提倡同伴互助与对话、探究学习为主的学习方式，让学生在运用中学习。

（二）教学背景分析

1、教学内容确定

这一节的教学内容由二氧化硅和硅酸、硅酸盐以及硅单质等三部分内容组成，本节所在的第四章安排在第三章“金属及其化合物”之后，是学习常见无机物及其性质的继续，继续元素化合物知识一般学习和研究方法的训练。

这一节的课程标准和模块学习要求为

《课程标准》

《模块学习要求》

通过实验了解非金属硅及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

能列举硅元素的单质及其化合物；

认识二氧化硅分别与氧化钙、氢氧化钠溶液及碳酸盐的反应，能书写相关的化学方程式；

了解硅及其化合物在材料领域中的应用。

本节教材内容编排上首先从硅的亲氧性引出硅主要存在的两种形式——二氧化硅和硅酸盐，接着介绍二氧化硅的性质，再介绍硅酸、硅酸盐的一些性质，最后介绍在高新技术领域广泛应用的硅单质。

二氧化硅是学生日常生活中经常接触的物质，含硅元素的材料制品大都是以二氧化硅为原料的，先学习比较熟悉的二氧化硅，再学习其他化合物和单质硅的顺序容易激起学生的兴趣，符合学生的认知规律，因此作为这一节的第一课时，把学习内容定为：

二氧化硅和硅酸。

2、学情分析与策略

学生在第二章学习了物质的分类，但对如何运用分类思想，归类，类推，类比只是在学习金属及其化合物时进行过一些应用，还没有形成一种思想。

学生初步具备了从资料中抽取有用信息的能力，但对将有用信息转化成用化学语言描述性质的能力还欠缺，将抽取的性质进行有效归类和有序表达的能力还比较弱。

因此设计了教师给出资料，由学生从资料中抽取有用信息，归纳二氧化硅的性质，并进行有效归类和有序表达的环节。

学生在初中已经学习了二氧化碳的性质，但运用二氧化碳的化学性质推出其他酸性氧化物的性质的能力还不具备，因此设计了学生根据资料，运用已有知识，讨论分析交流二氧化硅的性质环节，希望学生在思维碰撞中体会这种归类，类推的方法，而不是由老师先复习二氧化碳的性质，再要求学生根据二氧化碳的性质推导二氧化硅的性质。

这样得到的方法是学生深刻体验到的，而不是老师给出的，会印象更加深刻。

在学生体会类推的同时，给出二氧化硅与氢氟酸反应是二氧化硅的特性，使学生认识到同类物质有通性，但也有各自的特性。

研究时，要引起注意。

学生类推或其它方法得到性质后，要通过实验来验证推导出的性质的思想还在初步形成阶段。

有了一定的实验设计意识，但实验设计能力还有待提高，对于物质间反应判定的标准基于观察到明显的反应现象，还不具有通过检验产物判定反应发生的经验。

因此设计了在学生得到性质之后，探究二氧化硅和氢氧化钠溶液反应的实验。

学生基本上不具有结构决定性质这一重要的化学思想，这一重要思想要在高中学习中不断形成并运用，因此在二氧化硅和二氧化碳的性质的冲突中，给出二氧化硅的网状结构和二氧化碳的结构，对比二氧化硅和金刚石的结构和物理性质，但不解释结构，只是使学生初步建立结构决定性质的感性认识。

同时为今后结构的学习打下基础。

把硅酸的性质设计在对二氧化硅和碱的反应实验研究中，学生在应用中了解到硅酸是一种难溶性的弱酸。

基于上述分析，将教学目标和教学方法设定为：

教学目标：

1．知识与技能目标

（1）了解二氧化硅的主要物理性质。

对二氧化硅的立体网状结构有一个初步印象。

（2）认识二氧化硅分别与氧化钙、氢氧化钠溶液、氢氟酸等物质的反应，能书写相关的方程式。

（3）认识二氧化硅材料生产、生活等领域的应用。

（4）了解硅酸是一种溶解度很小的弱酸。

2．过程与方法目标

（1）通过对二氧化硅性质的研究，学习研究非金属氧化物的一般方法。

体验运用物质分类观学习元素化合物知识的方法。

（2）通过实验探究，培养实验研究的证据意识，提高设计能力。

（3）通过对资料的处理获取性质的过程，培养获取有用信息，有效归类，有序表达的能力。

（4）通过二氧化硅和二氧化碳性质及结构的对比，初步建立结构决定性质的感性认识。

3．情感态度与价值观目标

（1）通过小组研究学习，体会合作学习的重要性，学习与他人合作、分享。

（2）通过探究实验，使学生养成务实求真、勇于创新、积极实践的科学态度。

（3）在小组讨论、交流、实验过程中树立责任意识。

（4）通过图片资料，感受二氧化硅在材料领域的重要地位，体会化学的实用性，激发对化学科学的兴趣。

教学方法：

讨论探究

教学重、难点：

二氧化硅是学生进入高中以后学习的第一种非金属氧化物，因此这部分内容还承载着对研究非金属氧化物性质一般方法进行初步指导的作用，学生在以后的学习中要不断运用和体会。

教学重点：

二氧化硅的性质及研究方法

教学难点：

二氧化硅性质的研究方法

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

教学意图

引入课题

二氧化硅的存在

二氧化硅的性质

①交流讨论得到性质

②实验研究二氧化硅与氢氧化钠溶液的反应

教学环节

展示光导纤维摆件，天然水晶

提问：

主要成分？

板书：

一、二氧化硅

展示硅在地壳中含量图片

展示天然存在的二氧化硅图片：

石英，玛瑙，砂子，硅藻土图片

有结晶形和无定形两大类，统称硅石。

板书：

硅石

提出要求：

请学生根据资料、已有的知识，总结二氧化硅的性质

循环播放资料播放

提出要求：

独立思考

组内研讨

明确：

将得出的性质进行分类，有序表达

追问：

得到性质的渠道

简洁对来源进行板书

引导全班分享

引导：

二氧化碳，二氧化硅都是酸性氧化物，物理性质上差异也很大？

出示二氧化硅、二氧化碳、金刚石晶体结构图片

提出问题：

实验室为什么可以用玻璃瓶盛装NaOH溶液？

提出通过实验：

研究二氧化硅与氢氧化钠溶液的反应

教师活动

观察

思考，回答二氧化硅

倾听，观看、思考

分析，提取有用信息，得出性质

独立思考，提取性质

组内交流

整理

（一组同学整理到黑板上）

回答，分享，体会

全班分享，相互补充，

订正

观察

倾听、思考

学生活动

认识二氧化硅与生产生活息息相关

引起起学生兴趣

了解二氧化硅的广泛存在，激起学生研究二氧化硅的热情

体会结晶形和无定形，为今后学习晶体建立感性认识

培养获取有用信息能力

培养独立获取知识的能力

体会合作的重要性，培养合作精神

培养有效分类和有序表达的思想

为方法总结打基础

在交流中完善对二氧化硅性质的认识

初步建立二氧化硅的网状结构决定二氧化硅具有优良性质

使学生初步建立结构决定性质的感性认识

引起思考，为实验研究准备情绪

教学意图

硅酸的性质

课堂小结

为下节课奠定基础

分部引导

①观察实验台上药品和仪器并填写在学案上

②引导学生完成实验1、2部

③要求学生对后续步骤进行初步设计，可下座位与其它组交流

强调资料卡片

实验前给出温馨提示

（ppt）

对学生实验进行指导

请学生描述自己组的实验操作，现象，结论

回到问题：

利用学生得到的溶胶，过渡到硅酸

板书：

二、硅酸

演示：

硅酸钠溶液与盐酸的反应

引导学生从资料和实验中提取硅酸的某些性质

板书：

难溶于水，弱酸

1、本节课的最大收获或体会

知识上

方法上

2、引导得出研究已知组成物质的部分方法（本节课中出现的）

给出“点沙成金”的情景

留作业：

观察、填写

实验

进行初步设计

倾听、体会

学生实验：

描述，分享

运用实验结果，解决问题

观察

回到资料和实验，得出硅酸的性质

了解给出药品，仪器，为设计奠定基础

为后续设计做准备

培养设计实验能力，

交流合作能力和责任意识

从资料中获取信息以帮助设计

保证安全和实验效果

培养实验能力和是学生体会在实验中再设计的思想

培养交流能力，取长补短

回应问题

观察凝胶

了解硅酸

总结本节课知识要点

和思想方法

引起注意

板书设计

第一节无机非金属材料的主角-----硅

教学流程：

教学后记：

1、利用光导纤维摆件及介绍光导纤维的用途和天然水晶引入二氧化硅，从这种与生活息息相关的材料入手，能引起学生强烈的兴趣，虽然简短，但感觉效果较好。

紧接着利用漂亮的图片介绍二氧化硅在自然界中的存在和其简要的用途，学生了解了二氧化硅的存在，也了解到二氧化硅及其制品在我们的生产、生活中无处不在。

感受到研究的物质就是我们身边的物质，学生说：

这时候产生一种强烈的冲动，我要了解这种物质。

2、对于性质的教学，一开始设计成了给出一组图片学生总结物理性质，再让学生，根据已有知识总结化学性质，在试讲中发现学生能比较顺利的说出一些重要的物理性质，对于化学性质大部分学生缺乏了自己的思考，而是从课本上直接得到，只有极个别学生能从二氧化碳的化学性质推出二氧化硅的化学性质，从这我思考：

学生没有经过元素周期律的学习，没有经过物质通性的学习，虽然在讲物质分类时，对酸性氧化物的通性作过介绍，但毕竟没有进行过实际应用，所以学生很难想到利用二氧化碳的性质类推出二氧化硅得性质。

是我在教学设计中忽略了学生的基础，应该说备学生备得不充分。

如何让学生获取二氧化硅的性质，经过海淀进修学校刘江东老师指点，设计了现在的教师设计了给出一组经过教师精心选择编辑的关于的二氧化硅性质用途及其说明的图片和文字资料，请同学们根据这些资料，运用他们已有的知识来提取总结二氧化硅的性质，而且把物理性质和化学性质混杂在一起，由学生提取，总结，归纳，进行有效的分类，学生记住这些知识并不难，重要的是要让学生体会获取知识的过程，学会用多种手段获取知识。

在教学过程中，发现

（1）一大部分学生，不能一开始就按物理性质和化学性质进行分类，而是将所有的性质混乱的记录到学案上，有些组学生到了一定程度开始进行归类，有些学生需要老师提示后才能进行归类。

（2）很多学生不能用规范的语言来表达在老师看来天经地义的物理性质的表达方式，比如：

学生把耐磨、耐热都描述成物理性质，而不能用熔点高，硬度大等规范的化学语言来表述。

（3）一部分学生不能明确分出是物理性质还是化学性质，比如：

把耐酸也描述成物理性质。

（4）对化学性质大部分学生能较好的提炼出来，有一半以上的组的学生能在老师提醒后进行较有效的归类（主要从酸性氧化物通性和特性两方面归类），能书写出化学方程式。

从以上学生的表现来看：

这一环节的设计是有意义的，有效的。

在老师看来非常简单的物理性质的表述，物理性质和化学性质的分类，在学生的具体应用中就显得不那么简单了，对于化学性质学生能运用他们并不熟悉的酸性氧化物的通性思想，我想这一点能做到主要是因为：

老师允许学生看书学生能从课本上找到二氧化硅和氧化钙的反应，从资料中能得到二氧化硅和氢氧化钠的反应。

而看到这两个反应后，在进行分类他们就会往某一类上靠，从性质的相似性自然就靠到了二氧化碳的性质上，从而归类到酸性氧化物的通性。

从学生的课堂表现来看，由于整个过程，都是学生自己在发现，整理，修正，学生一直处在积极的情绪当中，显得很兴奋。

（3）实验研究二氧化硅与碱的反应这个环节，经历了一系列的改进过程，这个过程，我个人认为是艰难的，而且怎么处理，至今我也是觉得不满意。

学生既然类推出二氧化硅能与氢氧化钠反应，他们了解二氧化碳与氢氧化钠反应很容易，而实验台上，摆放的就是用玻璃瓶盛放的氢氧化钠溶液，又用了橡胶塞，这是一个很大的冲突。

在化学上自然要用实验说话，严宣申先生曾说过：

实验室化学的最高法庭。

希望学生建立用实验说话的思想，

最早用石英砂与氢氧化钠反应，即使用很浓的氢氧化钠反应，根本观察不到明显现象，我在刘江东老师指导下，尝试了用熔融的氢氧化钠与二氧化硅反应，能观察到熔融的氢氧化钠加入二氧化硅后剧烈沸腾，反应后取所得固体进行检测，可证明得到了硅酸钠。

但应用到课堂中，如果教师演示，因为是在坩埚中反应，学生观察起来困难，进行学生分组实验，安全性不好。

也不能解决学生困惑的氢氧化钠溶液盛放问题。

后来我又请教了严先生，又经过了一系列的实验，发现石英砂与10mol/L的氢氧化钠溶液再加热的情况下能够反应，但看不到明显现象，进一步检验能检验生成了硅酸钠。

后来又尝试了用硅藻土，光谱纯的精细二氧化硅与氢氧化钠溶液的反应，硅藻土总体效果不好，光谱纯的二氧化硅能明显看到在氢氧化钠溶液中溶解，但考虑到要说明的问题，选择了用石英砂与10mol/L的氢氧化钠溶液反应。

怎样呈现给学生也是经过了反复思考实践，学生会遇到很多困难，用什么方式帮助学生解决这些困难？

（1）将二氧化硅与氢氧化钠混合后，观察不到明显的想象，他们会想到加热，但加热后还看不到明显现象，学生此时会感到非常困惑。

如何提示学生去检测产物？

（2）检测产物是必然用到学生还没有学过的硅酸钠，硅酸的知识，如何呈现给学生？

几经思考选择了给学生资料卡片的形式，在学案上给出了如下资料卡片：

资料卡：

1、硅酸钠溶液和盐酸反应可以制得硅酸，

硅酸是一种弱酸，在水中溶解度很小

所形成的硅酸常不能立即沉淀出来，放置一段时间后，会逐渐聚合成多硅酸，形成胶体，即硅酸溶胶。

2、酚酞遇硅酸钠溶液显红色。

3、酚酞遇浓氢氧化钠溶液不显红色，稀释到一定浓度会显红色。

这样除了给学生知识上的提示，其实也暗示了学生检测产物，同时还包含了硅酸知识的学习。

实验的呈现：

第一次的设计，学案上药品和步骤都是空白，学生首先观察实验台上的仪器药品，填写到学案上，在进行简单的设计交流后，进行实验，实验过程中老师根据各组情况给与指导，以允许学生跨组交流想法，然后在总体汇报。

结果：

如果课堂延长5分钟，实验班大部分组，能够完成，普通班则困难。

时间不允许。

第二次设计：

教师把药品和仪器给写到了学案上，实验的第一步和第二步也写到了学案上，然后老师带领学生一起完成第一、二步，后续步骤在有学生设计完成，这样想节省时间，另外也避免学生向热的溶液中滴加药品的危险，但在讲课中发现，学生的实验进度是不一样的，学生开始实验后很难按老师的要求安静下来，再思考，他要按他们出现的思维碰撞，向下思考设计。

感觉也不是很好。

第三次设计：

向第二次一样，教师将药品和仪器给写到了学案上，实验的第一步和第二步也写到了学案上，在学生开始实验前，引导学生如果看不到明显现象，设计检验产物，学生经过方案交流后，进行实验。

讲课中发现，有些组的学生可能是一下子接受的信息太多，有些不知所措。

三种设计各有利弊，三次讲课后，给了我很大的冲击，我思考：

课堂上不可能有无限的时间给学生，如何在现有的时间内，既要完成教学任务，又要使学生收获最大化？

学生收获最大化并不意味着要在一节课设置一个环节锻炼学生各方面的能力。

我想其实我可以做第四种设计：

将这个实验设计成教师演示，重在引导学生进行思维上的探究，引导学生设计两点，二氧化硅和氢氧化钠溶液混合不反应，怎么办？

加热后还无明显现象，能说明他们不反应吗？

怎样证明他们是否发生了反应？

学生利用资料设计后，由教师来操作。

学生的操作能力放到其他课堂上去培养。

我应该根据高一学生现有的能力水平，和我这个实验的目的，课堂时间来设计，由教师演示还是学生操作？

课程改革目的不就是使学生的收益最大化吗。

（4）关于硅酸性质学习，设计在了二氧化硅和氢氧化钠反应的资料卡片中，学生在实验设计中，已经应用了硅酸的知识，所以总结硅酸的知识水到渠成，如果采用上述的第四种设计，在这个环节可以增加硅酸凝胶的制备的学生实验。

（5）课堂小结设计成有学生谈收获体会，学生们谈到：

这节课收获了研究一种物质的性质的方法，板书设计中的图示方法学生基本都谈到了，还有的学生谈到，实验无明显想象时，不代表不反应，可以想办法检验产物，我想这些都是学生和切实的体会。

体会研究物质的方法，也正是我这节课要达到的主要目的。

附件1：

学案（见11、12页）

附件2：

学生提取总结性质用的循环播放的资料（见13页）

附件3：

教师课堂用ppt（见14页）

第一节无机非金属材料的主角----硅

二氧化硅学案

一、我们一起来认识二氧化硅

根据资料或已有知识归纳二氧化硅的性质：

实验：

探究二氧化硅与氢氧化钠溶液的反应

实验目的：

证明SiO2与NaOH溶液能反应

药品：

SiO2、浓NaOH溶液、稀NaOH溶液、盐酸、酚酞

仪器：

试管、酒精灯、胶头滴管、试管夹、药匙、（盛有冷水的烧杯，冷却用）

操作步骤

现象

结论和思考

1、在两支试管中分别加入约1小药匙的SiO2。

2、向其中一只试管中加入约2mL的稀NaOH溶液；

向另一支试管中加入约2mL的浓NaOH溶液。

3、分别给上述混合物加热。

以下步骤你能完成

二、来了解硅酸

三、本节课我收获了：

（1）知识上：

（2）方法上：

第一节无机非金属材料的主角----硅

二氧化硅PPT